回转窑石膏粉尘旋风除尘器工艺设计教材 环保设备设计手册

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Central South University of Forestry & Technology

课程设计

设计题目回转窑石膏粉尘旋风除尘器工艺设计

课程名称 __________ 大气污染控制工程 _________________ 专业年级学生姓名

设计题目回转窑石膏粉尘旋风除尘器工艺设计

•设计资料

1、烟气流量及烟气性质

①设计烟气量：5000m3/h （与烟气温度无关）

②设计烟气性质：见下表。

粉尘粒径分布（质量比）：

2、处理要求：此旋风除尘器作为预除尘器，要求除尘效率大于80%，压力损失小于1200P&

3、厂区条件

回转窑车间旁有30卅的空地可用于安装旋风除尘器三、设计目的

①温习和巩固所学知识、原理，特别是熟悉分级除尘效率的内容;

②掌握一般旋风除尘器的设计计算的方法和步骤。

四、设计要求

①独立思考，独立完成；

②设备选型、卸灰装置选择、技术参数、性能、详细说明；

③提交的成品：设计说明书、除尘器主体设计图、卸灰装置简图

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五、设计内容

根据设计资料和设计要求，确定设备选型和技术参数。具体选型步骤如下：

1、确定除尘系统所需处理的气体量；

2、根据所需处理气体的含尘质量浓度、粉尘性质及使用条件初步选择除尘器类

型；

3、根据所需处理的含尘气体量，计算除尘器直径和各部件尺寸；

4、确定进口气速（合理取值范围内），计算总除尘效率；

5、计算压力损失；

6、若不能满足要求，则需重新选择除尘器类型，重新设计计算；

7、编写设计说明书，绘制除尘器主体设计图（包括卸灰装置）。

六、设计期限

二周，考虑到中间的生产实习，要求6月20日之前上交本课程设计。

七、其它说明

本次课程设计涉及的工艺装备，参照有关设计手册及产品说明书进行选型；

八、主要参考资料

除尘器设计手册（可借阅、网上下载等）

环保设备设计手册—大气污染控制设备（可借阅、网上下载等）大气污染控制工程课本P152-155 关于分级除尘效率的内容，P177-189 关于旋风除尘器的内容

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目录

第1章绪论 ------------------------------- 4

1.1 除尘技术概述 ------------------------------- 4 1.2 旋风除尘器简介----------------------------- 4

1.1.1 除尘原理------------------------------ 5

1.1.2 分类 ------------------------------- 6

1.1.3 旋风除尘器优缺点------------------------- 7 第 2章设计选择----------------------------- 7

2.1 设计方案确定与简介 ------------------------- 7 2.2 所选除尘器介绍与工作原理 ----------------------- 7 2.3 所选除尘器分类 ------------------------- 8

第 3 章设计参数计算 --------------------------- 8 3.1 除尘器尺寸计算 ------------------------- 8 3.2 除尘器压力损失计算 ------------------------- 11 3.3 除尘效率计算 --------------------------- 11 3.4 方案变更--------------------------------- 13

3.5 卸灰装置--------------------------------- 16

第 4 章小结 --------------------------------- 16

主要参考文献 -------------------------------- 18

附图------------------------------------ 19

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第1章绪论

1.1除尘技术概述

近年来人们对大气污染的关注已由局地的或区域的污染扩展至全球气候变

化，关注的污染物也不仅只是常规的一次污染物，人们越来越关注二次污染物和一些微量的有毒有害物质对环境和人体健康的影响；大气污染控制技术自身也由末端控制为主发展为以清洁生产为中心的全过程控制。

除尘器是从气流中将粉尘予以分离的设备，它的工作状态直接影响排往大气中的粉尘浓度，从而影响周围环境。

由于生产的需要，实践中采用了很多的除尘器。根据所利用的除尘原理不同, 除尘器可以分为机械式除尘器和电除尘器两大类。

本设计要涉及的是机械式除尘器中的旋风除尘器。

机械式除尘器的特点是结构简单，造价低，维护方便，但除尘效率不高，一般作为多级除尘系统的预处理除尘装置。

F面是几种机械除尘器的性能比较表:

1.2旋风除尘器简介

本设计设计为回转窑石膏粉尘旋风除尘器。回转窑是指旋转煅烧窑（俗称旋窑），属于建材设备类。回转窑按处理物料不同可分为水泥窑、冶金化工窑和石灰窑。水泥窑主要用于煅烧水泥熟料，分干法生产水泥窑和湿法生产水泥窑两大类。水泥的主要成分是石膏，因此水泥回转窑进行生产时，窑尾会产生大量的石膏烟尘，排入在大气中会严重污染大气，给大气环境造成危害。因此需要在窑尾设计除尘设备，对石膏烟尘排放浓度进行控制排放。

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旋风除尘器是除尘装置的一类。 除沉机理是使含尘气流作旋转运动， 借助于 离心力降尘粒

从气流中分离并捕集于器壁， 再借助重力作用使尘粒落入灰斗。 旋 风除尘器于1885年开始使用，已发展成为多种型式。按其流进入方式，可 分为切向进入式和轴向进入式两类。在相同压力损失下，后者能处理的气 体约为前者的3倍，且气流分布均匀。普通旋风除尘器由简体、锥体和进、 排气管等组成。旋风除尘器结构简单，易于制造、安装和维护管理，设备 投资和操作费用都较低，已广泛用来从气流中分离固体和液体粒子，或从 液体中分离固体粒子。在普通操作条件下，作用于粒子上的离心力是重力 的5〜2500倍，所以旋风除尘器的效率显著高于重力沉降室。大多用来去 除0.3卩m 以上的粒子，并联的多管旋风除尘器装置对 3卩m 的粒子也具有 80〜85%1 勺除尘效率。选用耐高温、耐磨蚀和腐蚀的特种金属或陶瓷材料构 造的旋风除尘器，可在温度高达1000C ，压力达500X 105Pa 的条件下操作。 从技术、经济诸方面考虑旋风除尘器压力损失控制范围一般为

500〜 2000Pa 。

1.1.1 除尘原理

气流从宏观上看可归结为三个运动：外涡旋、内涡旋、上涡旋。

普通旋风器由筒体、锥体、排出管等部分组 成。含尘气流由进口沿切线方向进入除尘器后，沿 器壁由上而下作旋转运动，这股旋转向下的气流称 为

外涡旋（外涡流），外涡旋到达锥体底部转而沿 轴心向上旋

转，最后经排出管排出。这股向上旋转 的气流称为内涡旋（内

涡流）。外涡旋和内涡旋的 旋转方向相同，含尘气流作旋转运

动时，尘粒在惯 性离心力推动下移向外壁，到达外壁的尘粒在

气流 和重力共同作用下沿壁面落入灰斗。

气流从除尘器顶部向下高速旋转时，顶部压力下降，一部分气流会带着细 尘粒沿外壁面旋转向上，至V 达顶部后，在沿排出管旋转向下，从排出管排出。 这股旋转向上的气流称为上涡旋。

旋风分离器内气流运动是很复杂的，除切向和轴向运动外，还有径向运

动。在这里，上涡旋不利于除尘

影响旋风除尘器效率的因素主要有以下几点：

⑴.二次效应 ﹁0 c f

即被捕集粒子的重新进入气流。在较小的粒径区间内，实际效率高于理论效率；在较大的粒径区间，实际效率低于理论效率。

⑵.比例尺寸

排出管直径越小分割直径越小，即除尘率越高，但排出管直径太小，会导致压力降的增加，一般取排出管直径d e= (0.4~0.65 ) D。另外，实践表明，筒体和锥体的总高度以不大于5倍的筒体直径为宜。

(3).烟尘性质

烟尘的物理性质。气体的密度和粘度、尘粒的大小和比重、烟气含尘浓度等都会影响旋风除尘器的效率。

⑷.操作变量

1.1.2分类

旋风除尘器按其性能可分以下四大类：

①高郊旋风除尘器，其筒体直径较小，用来分离较细的粉尘，除尘效率在

95鸠上；

②大流量旋风除尘器，筒体直径较大，用于处理很大的气体流量，其除尘效率为50-80%

③通用型旋风除尘器，处理风量适中，因结构形式不同，除尘效率波动在70-85%之间，

④防爆型旋风除尘器，本身带有防爆阀，具有防爆功能。

根据结构形式可分为长锥体、圆筒体、扩散式、旁路型。

按组合、安装情况分为：内旋风除尘器、外旋风除尘器、立式与卧式以及单

筒与多管旋风除尘器。

按气流导入情况，气流进入旋风除尘后的流路路线，以及带二次风的形式可

概括地分为以下两种：

①切流反转式旋风除尘器

②轴流式旋风除尘器

1.1.3旋风除尘器优缺点旋风除尘器的主要优点如下。

(1)旋风除尘器内部没有运动部件。维护方便。

(2)制作、管理十分方便。

(3)处理相同风量的情况下体积小，结构简单，价格便宜。

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